Es posible curar la Infección por VIH?

Es posible curar la Infección por VIH? Santiago Moreno Hospital Ramón y Cajal Universidad de Alcalá Instituto Ramón y Cajal de Investigación Sanitaria (IRYCIS)

El final del SIDA? buscar, diagnosticar y tratar prevención curación

3 Dinámica de la Replicación del HIV-1 en Pacientes en Tratamiento Antirretroviral 1000000 100000 10000 1000 100 10 1 0.1 0.01 0.001 Inicio 3 fármacos Limite de deteccion Primera fase (t 1/2 = 1 día) Segunda fase (t 1/2 = 14 días) 0 100 200 300 Bajo el límite de detección Erradicación en 2-3 años Tiempo en TAR (días)

HIV RNA (copies/ml) Why is HIV not eradicable? Rapid rebound when HAART stopped 50 CD4 count (cells/mm 3 ) 0 1 Years on HAART off HAART

5 Por qué no es el VIH erradicable? Rebrote tras la suspensión del TAR De dónde procede el virus que rebrota? Viremia residual Reservorios celulares Reservorios anatómicos

6 Dinámica de la Replicación del HIV-1 en Pacientes en Tratamiento Antirretroviral 1000000 100000 10000 1000 100 10 1 0.1 0.01 0.001 Inicio 3 fármacos Limite de deteccion Primera fase (t 1/2 = 1 día) Segunda fase (t 1/2 = 14 días) 0 100 200 300 Bajo el límite de detección 1) Reservorios celulares 2) Replicación vírica persistente Tiempo en TAR (días)

Linfocitos T CD4+ activados infectados productivamente T1/2 = 0.7 días 7 93-99% 1-7% VIH circulante T1/2 = 1 hora Poblaciones susceptibles de vida media larga T1/2 = 14 días Linfocitos T CD4+ activados no infectados

Linfocitos T CD4+ activados infectados productivamente T1/2 = 0.7 días Linfocitos T CD4+ memoria Latentemente infectados T1/2 ~ 4 años 8 93-99% 1-7% VIH circulante T1/2 = 1 hora Poblaciones susceptibles de vida media larga T1/2 = 14 días Linfocitos T CD4+ activados no infectados

Linfocitos T CD4+ activados infectados productivamente T1/2 = 0.7 días Linfocitos T CD4+ memoria Latentemente infectados T1/2 ~ 4 años 9 93-99% 1-7% VIH circulante T1/2 = 1 hora Poblaciones susceptibles de vida media larga T1/2 = 14 días Linfocitos T CD4+ activados no infectados

Frecuencia (IUPM) Frecuencia de las células CD4+ latentemente infectadas en función del tiempo en tratamiento 10000 1000 100 10 1 0.1 0.01 0.001 0.0001 0.00001 - t ½ = 44.2 meses 73.4 años 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Tiempo en tratamiento (años) 10

Intensification with ABC±EFV Ramratnan B. J AIDS 2004

Intensification with Maraviroc Gutierrez C. PLoS One 2011

Intensification with Raltegravir Vallejo A. AIDS 2012.

ART intensification with PI or EFV does not reduce residual viraemia Dinoso JB, et al. Proc Natl Acad Sci USA 2009;106:9403-8.

HIV-1 RNA copies/ml ART intensification with maraviroc does not reduce residual viraemia Detection limit < 2 cop/ml Detection limit <0,6 and < 0,4 cop/ml Detection limit < 0,3 cop/ml Basal Week 12 * Week 24 Gutiérrez C, et al. XXVIII International AIDS Conference, Vienna 2010 TUPE0015. * Failure of internal standard in 2 samples

Is there residual HIV replication? GI tract N=8, time on HAART with undetectable HIV RNA 2.8 12 years Adapted from Yukl SA, et al. J Infect Dis. 2010;202:1553-61.

2 LTR circles / million cells Raltegravir intensification: one third of patients have residual replication Raltegravir Adapted from Buzón MJ, et al. Nat Med 2010;16: 460-5.

Barriers to cure: Residual viral replication It seems unlikely that viral replication occurs in plasma in patients on ART It seems very likely that viral replication occurs in extraplasma sites (i.e. gut) in patients on ART The need to intensify therapy for eradication purposes still to be answered, but possibly a cure will not be achievable without suppressing all residual viral replication in tissues Important not to confuse with the immediate clinical benefits of intensification (none!)

The cell reservoir: latent infection can be established in many T cells Bone marrow Thymus Peripheral circulation Ag Naive M M M M Effector/ transitional Central memory Multipotent progenitor cells Naïve T cells Latent reservoir Transitional memory Central memory Chun TW, et al. Nature 1997; 387:183-8; Finzi D, et al. Science 1997;278:1295-300; Brooks DG, et al. Nat Med 2001;7:459-64; Chomont N, et al. Nat Med 2009;15:893-900; Dai J, et al. J Virol 2009: 83:4528-37; Carter CC, et al. Nat Med 2010;16:446-51; Wightman F, et al. J Infect Dis 2010;202:1738-48.

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23 Potential anti-latency drugs Adapted from Richman DD, et al. Science 2009;323:1304-7

Drugs under investigation Histone deacetylase inhibitors >25 HDACis in advanced clinical development for cancer Vorinostat (SAHA; Merck) licensed for T-cell lymphoma PKC agonists Prostratin, Bryostatin-1 Combination therapy most potent Bolden JE, et al. Nat Rev Drug Disc 2006;5:769-84; Prince HM, et al. Clin Cancer Res 2009;15:3958-69; Contreras X, et al. J Biol Chem 2009;284:6782-9; Archin NM, et al. AIDS Res Hum Retroviruses 2009;25:207-12; Reuse S, et al. PLos One 2009;4:e6093; Burnett JC, et al. J Virol 2010:84:5958-74

Reactivation of latent HIV with vorinostat: A pilot clinical trial Vorinostat (SAHA), a potent oral HDAC inhibidor, induces the expression of HIV from latently infected cells ex vivo. Pilot, proof of concept clinical trial in 6 patients under antiretroviral treatment with plasma VL <50 copias RNA/mL for at least 6 months, > 300 CD4/mm 3, and whose latently infected CD4 cells had a positive response to SAHA in vitro (from 13 recruited patients). Visite 1 2 3 4 5 TAR * * = Leucopheresis * 200 mg 400 mg 400 mg Determination of HIV intracellular RNA in resting CD4 obtained by leucopheresis in visit 2 and 5 and residual viremia by single copy assay. Vorinostat was safe and well tolerated. There were no adverse events of severity greater that grade 1. PK * * Archin et al. Nature 2012.

Reactivation of latent HIV with vorinostat: A pilot clinical trial Pharmacokinetic studies were done at visit 4 after a 400 mg dose of vorinostat. At visit 5, after 8 hours of a dose of 400 mg, a leucopheresis was performed and intracellular HIV RNA was measured in memory T cells to evaluate latency reactivation: a mean 4,8-fold increase was observed (range 1,5-10 fold change). All the changes were statistically significant without differences between central memory and transitional cells. An increase in histone acetylation was observed. No effect on residual viremia Archin et al. 19th CROI. Seattle, 5 8 Marzo 2012. Oral #157LB

Mediana de DNA de VIH integrado, copias/10 6 PBMCs Mediana de DNA de VIH integrado en el colon sigmoide, copias/10 6 células El TAR durante la infección aguda impide el establecimiento del reservorio en células T memoria-central (1) Se piensa que la participación de los linfocitos CD4 memoria-central (T CM ) es clave en el establecimiento del reservorio y la patogénesis del SIDA. Estudio RV254/SEARCH 010: tratamiento precoz con TAR durante infección aguda en Tailandia: 68 pacientes incluidos en estadios Fiebig I-III (media de tiempo de infección 15 días). Tratamiento en 2 días después de inclusión, seguimiento 2 años, 73% Subtipo CRF_01AE. Detección ultrasensible de DNA total e integrado en PBMCs (n=68), biopsia de sigma (n=21) y subpoblaciones linfocitarias (T CM, T TM y T EM, n=9). Resultados: (1) muy poco DNA de VIH integrado en PBMCs (A) y sigma (B) en pacientes en estadio Fiebig I (carga viral + y p24, ELISA y WB negativos). A 100.000 10.000 1.000 100 10 92% 0.0005 0.002 29% 53% % de resultados negativos B 100.000 10.000 1.000 100 10 88% 0.01 30% 0 0 Fiebig I (n=24) Fiebig II (n=7) Fiebig III (n=36) Fiebig I (n=24) Fiebig II (n=7) Ananworanich J. et al. 20th CROI. Atlanta, 3 6 Marzo 2013. #47

RNA de VIH-1 (copias/ml) Cura funcional de un niño tras recibir TAR precozmente (1) RN a término por parto vaginal, edad actual 28 meses, sexo y raza no especificados. En parto test rápido anticuerpos VIH+ en la madre, WB +, CV: 2.423 cp/μl, CD4 644/μl, genotipado de VIH: wild type y subtipo B. RN a las 30 horas: DNA VIH + VL: 19812 cp/μl (en dos muestras independientes). Se inicia tratamiento vía oral con AZT, 3TC y NVP a dosis terapéuticas, a los 7 días cambio de NVP por LPV/r. No lactancia materna. Monitorización carga viral: 19.812 c/ml (4,3 log) Símbolos cerrados = detectable Símbolos abiertos = carga viral indetectable 2.617 c/ml (3,4 log) 516 c/ml (2,7 log) 265 c/ml (2,4 log) <48 c/ml (<1,68 log) Edad (días) AZT/3TC/NVP 31 horas - 7 días AZT/3TC/LVP/r 7 días 18 meses Persaud D. et al. 20th CROI. Atlanta, 3 6 Marzo 2013. #48LB

RNA de VIH-1 (copias/ml) Cura funcional de un niño tras recibir TAR precozmente (2) Pérdida de seguimiento a los 15 meses. A los 23 meses acude de nuevo a la consulta. TAR interrumpido a los 18 meses según cuidadores. Después de 5 meses sin TAR: ELISA, WB y CV negativos: Sin TAR RNA de VIH indetectable en plasma ELISA negativo para VIH PCR negativa para DNA de VIH Meses de vida Regimen #1: AZT/3TC/NVP (31 horas 7 días de vida) Regimen #2: AZT/3TC/LPV/ritonavir (7 días 18 meses de vida) Persaud D. et al. 20th CROI. Atlanta, 3 6 Marzo 2013. #48LB

Cura funcional de un niño tras recibir TAR precozmente (3) Pruebas adicionales para detectar viremia residual: Medición DNA proviral total Viremia residual Tipo de muestra (cantidad) Edad durante la prueba Cantidad (por 1x10 6 células) N.º de células comprobadas por pozo (nº de réplicas positivas) PBMC 24-meses <2,7 [0] 122.000 (0/2) 26-meses 4,2 [0] 113.000 (1/6) Células T CD4+ en reposo 24-meses <3,5 [0] 96.500 (0/3) Rica en células T CD4+ activadas Células adherentes derivadas de los monocitos 26-meses <2,5 [0] 134.000 (0/6) 24-meses <2,2 [0] 154.000 (0/6) 26-meses <2,6 [0] 130.000 (0/6) 37,6* [0] 14.300 (1/3) 26-meses <11,5 [0] 29.000 (0/6) Plasma 24-meses 1- copia/ml na na Recuperación de virus infecciosos Células T CD4+ en reposo 26-meses 24-meses <2 copias/ml <1/22x10 6 IUPM (Ningún VIH recuperado) na =Límite de detección = 2,9 copias/millón de células; *Límite de detección = 23,3 copias/millón de células. Sólo detección marginal de VIH en 2 de 38 determinaciones en células y 1 copia en plasma en SCA. Persaud D. et al. 20th CROI. Atlanta, 3 6 Marzo 2013. #48LB

Problemas para la erradicación: el reservorio latente es 50 veces mayor En pacientes en TAR, la estimación del reservorio de células latentemente infectadas con virus inducibles en cultivo, era de 1 célula por cada 10 6 CD4 en reposo (Siliciano et al 2003). Mediante técnicas de biología molecular (digital PCR) la frecuencia es mucho mayor: 300-600/10 6. Se explica esta diferencia por la detección de formas integradas defectivas?: Sólo en parte: mediante secuenciación de clones individuales de VIH integrado (213 clones de 8 pacientes en TAR supresor), el 87,8 sería defectivo pero un 12,2% serían provirus competentes: Inserciones/ Mutaciones, 10,30% Genoma proviral intacto, 12,20% Hipermutados, 27,70% Grandes deleciones internas, 49,80% Ho Y.C. et al. 20th CROI. Atlanta, 3 6 Marzo 2013. #43

Problemas para la erradicación: sólo una pequeña fracción del VIH proviral se reactiva con Vorinostat El inhibidor de diacetilasas de histonas Vorinostat/SAHA, ha demostrado in vitro e in vivo que puede reactivar VIH latente sin inducir activación inmunológica, y es por el momento la estrategia más desarrollada para purgar el reservorio (Archin NM et al, Nature 2012). Se reactivan todas las células latentemente infectadas con Vorinostat?: Purificación de CD4 de 14 pacientes. Estimación de carga proviral por qpcr. Dilución límite y cultivo para estimar la cantidad de VIH inducible conαcd3αcd28 (inducción máxima) y Vorinostat (concentración terapéutica). La mayor parte de los provirus no son inducibles con el estímulo deαcd3αcd28 (sólo posible in vitro). Una fracción todavía menor (0,13%) es activada por Vorinostat se necesitarían estrategias mucho más efectivas para la erradicación. Número de ID del paciente Anti-CD3/CD28 fpve SAHA fpve 1 1,8% ND 2 1,6% 0,12% 3 1,3% 0,074% 4 2,3% 0,28% 5 2,8% 0,030% 6 4,1% 0,14% 7 2,4% ND 8 1,3% ND 9 1,5% ND 10 0,34% ND 11 0,29 ND 12 1,1% ND 13 0,16% ND 14 0,35% ND Media ± DE 1,5% ± 1,1% 0,13% ± 0,09% fpve: fracción de Provirus Inducible Cillo A. et al. 20th CROI. Atlanta, 3 6 Marzo 2013. #371

Prerequisites to achieve a cure Complete suppression of viral replication ART intensification? Elimination of latently infected cells Anti-latency drugs? Immunotoxins? Gene therapy? Others? Prevention of new cell infection Gene therapy? Pharmacological blockade (i.e. CCR5 inhibitors, integrase inhibitors)?

HIV can be eradicated Hutter G, et al. N Engl J Med 2009;360:692-8

HIV-1 RNA (copy/ml) Sterilising cure: lessons learned AML diagnosis Bone marrow transplantation 2 nd bone marrow transplantation 10 7 HAART HAART 10 6 10 5 10 4 10 3 10 2 GI tract biopsy CSF 2007 2008 2010 Latently infected cells can be eliminated Anatomical reservoirs can decay Complete viral suppression without HAART is possible Adapted from Hutter G, et al. N Engl J Med 2009;360:692-8

Cellular and humoral response to HIV-1 Adapted from Hutter G, et al. N Engl J Med 2009;360:692-8

What happened in the Berlin patient? Prerequisite 1: The HIV-1 reservoir was significantly reduced by the depletion of the T cell pool by the conditioning regimen for stem cell transplantation Prerequisite 2: HIV-1 replication was abrogated in the remaining T cell fraction due to the absence of activated CD4 T cells under immunosuppressive treatment Prerequisite 3: No new cell infection occurred since repopulating CD4 T cells were resistant to CCR5-tropic HIV-1 infection because of the absence of CCR5 surface expression. Hutter G, et al. N Engl J Med 2009;360:692-8

Reducción del reservorio viral en pacientes trasplantados con células madre hematopoyéticas de donantes CCR5wt Se observa una supresión persistente de la replicación del VIH en dos pacientes VIH+ a los que se realizó un trasplante de células madre hematopoyéticas CCR5wt. Tras la reconstitución completa de linfocitos T CD4+ por el trasplante, los dos pacientes mostraron viremia indetectable, ausencia de ADN proviral en sangre periférica y un descenso en los niveles de anticuerpos frente al VIH. No 2-LTRs detected Viral outgrowth assay negative day +1266 Conclusión: la disminución del reservorio en estos pacientes puede ser debido a: (i) el efecto del cart mantenido que impide la reinfección del injerto; (ii) a la quimioterapia que destruye los linfocitos del receptor; (iii) a una reacción injerto contra huésped que destruye los linfocitos residuales infectados. Para evaluar la erradicación viral en estos pacientes es necesario: (i) detectar el RNA y/o DNA viral en tejidos, especialmente en el GALT y (ii) suprimir el cart para confirmar la curación funcional o la erradicación. Henrich T.J. IAS 2012. Washington DC. 19-27 Julio. #THAA0101

Estrategias de erradicación del VIH 55 Lafeuillade A